Laboratorium Elektroniki cz I 3

82

3)    stan nasycenia: IUgs I < IU_PI, | Uds I > iUosat I (inna nazwa - zakres pentodowy),

4)    stan powielania lawinowego: |U_GS I < |U_P I, lu₀s I £ IU_Dsmax I.

Analityczna postać równań admitancyjnych zależy od rozkładu koncentracji i do* mieszek w kanale. W dalszej części rozważań zamieszczono dwie podstawowe wersje tych równań dla rozkładów równomiernego i szpilkowego.

Charakterystyki wyjściowe

Rodzina charakterystyk wyjściowych została przedstawiona na rys. 4.1. Pole charakterystyk wyjściowych można podzielić na dwa obszary pracy. W obszarze pracy w stanie nienasyconym następuje nieliniowy wzrost prądu J_D spowodowany wzrostem napięcia drenu Uds względem źródła. Parametrem tego procesu jest wartość napięcia bramki Ugs- Zjawisko to opisano teoretycznie za pomocą równań (4.1) dla równomiernego rozkładu koncentracji domieszek w kanale oraz (4.2) dla rozkładu szpilkowego:

Rys. 4.1. Charakterystyki wyjściowe tranzystora polowego typun PN FET o kanale typu n

Id ^- Gdso|uds k il^B ^gs⁺^dsI I^b Ugs| ]

r _ ^dso —

u„

O-^GS -U_p)U_DS --

(4.1)

(4.2)

I

powered by

Mi siol

gdzie: Gdso - konduktancja kanału całkowicie otwartego (U_Gs = 0), k’ - parametr materiałowo-konstrukcyjny,

U_p - napięcie odcięcia,

cpe - napięcie dyfuzyjne bramka - kanał (q>_s = 0,7 V dla Si w temp. 25°C).

Dla początkowej części tego obszaru, gdy spełniony jest warunek 0<U_Os « Udmi, zależności te mają charakter liniowy, co jest wykorzystywane do pracy tranzystora pN FET jako liniowego rezystora o wartości sterowanej napięciem. Wówczas więc:

*d “ ^gdso

DS

(4.3)

W miarę dalszego wzrostu napięcia U_DS zależność l_D = f(U_Ds) jest coraz bardziej nieliniowa, aż z chwilą zrównania się z napięciem nasycenia U_Dsat wartość prądu przestaje zależeć od wartości napięcia U_Ds. przyjmując stałą wartość l_0sai nazywaną prądem nasycenia. Równania (4.1) i (4.2) przyjmują odpowiednio postacie:

0/2'

DSS

1-3

GS

+ 2

U

GS

U„

(4.4)

(4.5)

j_ Uęs. ^Ur

gdzie: l_DSs - wartość prądu nasycenia dla Ugs = 0.

Występujący w tych równaniach prąd bss ma wartość zależną od rozkładu domieszek w obszarze kanału i można go określić z następujących zależności: (4.6) dla rozkładu równomiernego i (4.7) dla rozkładu szpilkowego:

(4.6)

(4.7)

GpspUp

_T _ ^GDSO^Gp ^— -

W rzeczywistym tranzystorze wartość prądu b nieznacznie rośnie w zakresie na-Pięć Uds £ Uosat, co wowołane jest efektem skracania kanału pod wpływem wzrostu wartości napięcia Uds-

Do przedstawionych równań należy podstawić w przypadku kanału typu n - liczbową wartość napięcia Uds ze znakiem + i napięcia U_Gs ze znakiem natomiast